礦山強力皮帶機上高壓變頻器的應用解析

張海英（龍巖紅炭山機械有限公司,福建龍巖364102）

礦山強力皮帶機上高壓變頻器的應用解析

張海英
（龍巖紅炭山機械有限公司,福建龍巖364102）

摘要：作為礦山生產中的關鍵設備，皮帶機同時也是礦山生產中的耗能大戶，傳統串級調速的方式雖然能夠滿足基本的調速要求，但是不僅可靠性差、功率因數低，而且能耗較大，無法有效發揮皮帶機控制系統的性能，導致生產成本的增加。本文結合實際案例，對高壓變頻器在礦山強力皮帶機上的應用情況進行了討論。

關鍵詞：礦山;強力皮帶機;高壓變頻器;應用

0前言

在經濟發展的帶動下，我國的工業化進程不斷加快，社會對于能源資源的需求也在不斷增大，對于礦產開采行業提出了更高的要求。在礦山生產中，幾乎所有的斜井提升采用的都是皮帶傳輸的方式，皮帶機的運輸效率直接影響著礦山生產效率。針對傳統皮帶機傳輸系統存在的不足，應用高壓變頻器對其進行改造，能夠起到顯著的效果，應該得到礦山管理人員的正式。

1高壓變頻器概述

簡單來講，變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用，實現對工頻電源頻率變換的一種電能控制裝置。而在電力電子技術以及微電子技術快速發展的帶動下，通過器件的串聯或者單元的串聯，對高壓問題進行了解決，使得高壓大功率變頻調速設備得以發展和成熟，在礦山、石化、供水、冶金等行業的各種水泵、風機、壓縮機等設備的控制中得到了廣泛應用。

從目前來看，在我國大部分礦山生產中，皮帶運輸機采用的多是工頻拖動而非變頻器驅動的形式，電動機長期處于工頻運行狀態，加上液力耦合器效率相對較差，皮帶運輸機的運行缺乏經濟性，導致了生產成本的增加，同時，串級調速模式使得電動機無法軟起軟停，很容易產生劇烈的沖擊，影響設備的使用壽命，無法適應當前可持續發展的要求。而伴隨著自動控制技術、高壓變頻控制技術的逐漸成熟，在礦山皮帶機上應用高壓變頻器，幾乎已經成為了一種必然的選擇，不僅能夠實現設備的無極平滑調速，而且能夠有效提升皮帶機運行的經濟性，受到了采礦企業的廣泛關注。

2高壓變頻器在礦山強力皮帶機上的應用

本文以某煤礦企業生產中使用的強力皮帶機為例，對HIVERT系統通過高壓變頻器的應用情況進行了討論和分析。

2.1皮帶機構成

該煤礦中的強力皮帶機各項性能參數如下：

皮帶寬度：1000mm；

傾斜角度：25°；

皮帶速度：2.5m/s；

輸送長度：665m；

輸送能力：600t/h。

皮帶機的主要由兩臺拖動電動機、拖動滾輪、逆止器、盤形制動器以及運輸強力皮帶構成。

2.2調速方案設計

在皮帶機中應用高壓變頻器，構建變頻調速系統，其核心問題在于電動機轉速與轉矩的平衡問題。在實際應用中，可供選擇的變頻控制方案包括以下兩種：

（1）“一拖二”方案：即利用一臺高壓變頻器同時拖動兩臺電動機，電動機的出力主要由自身參數以及皮帶參數決定，變頻器無法實現對于電動機轉矩的獨立控制。這種方案在應用中存在有三個缺陷，一是無法對兩臺電動機的功率進行有效分配，影響設備性能的充分發揮，二是必須定期對拖動滾筒中的雜物進行清理，以免影響皮帶機運行效率，三是無法為電動機提供有效保護。

（2）“雙機聯動”方案：利用兩臺變頻器，分別拖動兩臺電動機，將電動機定子繞組分別接在兩臺變頻器的輸出測。雙機聯動變頻系統是由完全獨立的兩臺變頻器，通過主從機同步通信的方式，實現電動機轉速與功率的平衡。兩臺電動機中，任何一臺都可以作為主機，另一臺作為從機。在該方案中，變頻器可以實現對于電動機轉矩的獨立控制，采用光纖通信的方式，不僅通信速率快，而且抗干擾能力強，不會受外界因素的影響。不僅如此，變頻器主從之間能夠自動對其輸出轉速和功率進行調節，工作人員也不需要對拖動滾筒內的雜物進行清理，穩定性較強。

2.3變頻器選擇

結合煤礦現場工藝要求，針對強力皮帶機無負力的特點，采用兩臺HIVERT通用高壓變頻器，這種變頻器的基本輸出數據為：功率630kW，額定電壓10000V，額定電流48A，輸出頻率0-50Hz。

2.4雙機聯動控制技術

結合上述分析，采用雙機聯動的控制方案，在該煤礦中，主從電動機之間的同步控制，是由設備企業自行研發的“內嵌式同步控制器”實現的，以光纖作為同步控制的通信介質，不僅可靠性高，抗干擾能力強，而且不需要額外增加相應的同步設備，只需要簡單的安裝、操作和設置，就能夠實現雙機同步運行。在實際運行過程中，如果主從電動機無法實現同步運行，不僅可能會出現一臺電動機嚴重超載而另一臺電動機輕載運行的情況，而且很容易造成設備的損壞。在長期運行后，超載電動機還可能會出現過熱、過載保護或者停機等事故，影響生產的穩定和安全。針對這個問題，通過內置的高速同步通信，HIVERT通用高壓變頻器可以對非同步狀態下電動機的輸出功率進行調整，實現兩臺電動機功率的平衡以及動態自動調整，進而實現雙機同步運行的目的。

2.5功率平衡問題的解決

對于變頻器而言，在多機運行過程中，控制的重點應該放在電動機功率平衡方面。HIVERT通用高壓變頻器中采用的是光纖通信的方式，通信速率能夠達到500kbit/s，而且加入了CRC校驗，能夠有效滿足礦山生產現場的通信需求，保證數據的準確性和可靠性。當主機接收到正常起動信號后，會起動變頻器，同時通過傳輸信道，將運行信號、頻率以及轉矩電流等發送給從機，使得從機可以正常起動。從機本身具備相應的轉矩電流調節功能，能夠對比自身轉矩電流與主機轉矩電流的差異，自動對運行頻率進行調節，實現變頻器功率的平衡。

3結語

總而言之，在經濟飛速發展的帶動下，社會對于能源資源的需求不斷增大，客觀上推動了礦山行業的發展。而作為礦山生產的關鍵設備，皮帶機的運行效率直接決定了礦山生產效率。在皮帶機中應用高壓變頻器，實現串級調速模式向變頻調速模式的轉變，能夠平衡電動機功率，確保其性能的充分發揮，同時減少皮帶機運行能耗，推動礦山生產的可持續發展。

參考文獻：

[1]李長明.高壓變頻器在礦山強力皮帶機上的應用[J].電氣時代,2012(2):32-33.

[2]原亞菲.解析高壓變頻器在煤礦皮帶機上的應用[J].科技傳播,2013(10):77,74.

作者簡介：張海英，女，福建永春人，大專，助理工程師，主要從事:生產技術管理工作。